PROJEKTOWANIE ŚCIAN WEDŁUG WYMAGAŃ ENERGETYCZNYCH OD ROKU 2017 Konferencja: Projektowanie budynków od 2017 Nowe wymagania w zakresie efektywności energetycznej Adrian Chmielewski Politechnika Warszawska
PLAN PREZENTACJI I. Wstęp teoretyczny II. Przyjęte założenia obliczeniowe III. Wyniki dla ścian dwuwarstwowych IV. Wyniki dla ścian trójwarstwowych V. Podsumowanie
DZIAŁ X OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII I IZOLACYJNOŚĆ CIEPLNA Dwa kryteria zmniejszające zapotrzebowanie na energię budynku: Kryterium 1 Określenie wartości maksymalnych współczynników przenikania ciepła dla przegród zewnętrznych Kryterium 2 U C(max) Określenie maksymalnych cząstkowych wskaźników zapotrzebowania na nieodnawialną energię pierwotną EP max(h+w) i ΔEP max(c)
DZIAŁ X OSZCZĘDNOŚĆ ENERGII I IZOLACYJNOŚĆ CIEPLNA izolacyjność przegród zewnętrznych d U λ R T ΔU U C U C(max) ograniczenie nieodnawialnej energii pierwotnej (PN-EN ISO 6946:2008) Q H,nd Q C,nd η H,tot η C,tot w W w C EP H+W EP max(h+w) ΔEP C ΔEP max(c) (DzU z 2015 r., poz. 376)
PROJEKTOWANIE ŚCIAN wg WYMAGAŃ ENERGETYCZNYCH Spełnienie minimalnych wymagań izolacyjności przegród U C(max) nie gwarantuje spełnienia warunku na EP U C U C(max) EP H+W EP max(h+w) ΔEP C ΔEP max(c)
WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA U C ŚCIAN Uwzględnia poprawki ze względu na: pustki powietrza w warstwie izolacji ΔU g łączniki mechaniczne przechodzące przez warstwę izolacji ΔU f U C = U + ΔU g + ΔU f (PN-EN ISO 6946:2008) U C U C(max ) U C 0,23 WT 2017
WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA U C ŚCIAN Poprawka ze względu na efekt pustek powietrza w warstwie izolacji ΔU g (PN-EN ISO 6946:2008) Δ Δ,
WSPÓŁCZYNNIK PRZENIKANIA CIEPŁA U C ŚCIAN Poprawki ze względu na efekt łączników mechanicznych przechodzące przez warstwę izolacji ΔU f (PN-EN ISO 6946:2008) Materiał Δ λ [W/(mK)] Stal 50 Stal nierdzewna 17 Tworzywa sztuczne 0,5 < 1, : 0,8 d 0 i d 1 to grubość termoizolacji oraz grubość części metalowej łącznika zanurzonej w warstwie izolacji
ŚCIANY NA ROK 2017 Przykłady ścian spełniających wymagania WT 2017 Analiza kosztów, grubości i izolacyjności
PRZYJĘTE ZAŁOŻENIA OBLICZENIOWE cz. 1 Ściany zaprojektowane na minimalne wymagania izolacyjności cieplnej U C 0,23 W/(m 2 K) Ściany warstwowe: ściany dwuwarstwowe ocieplone styropianem ściany trójwarstwowe wentylowane ocieplone wełną mineralną Popularne materiały murowe o grubości od 18 do 25 cm, z profilowaną powierzchnią boczną Współczynniki przewodzenia ciepła (λ) dla murów, przyjęte zgodnie z danymi producentów
PRZYJĘTE ZAŁOŻENIA OBLICZENIOWE cz. 2 Koszt prac budowlanych według uproszczonej metody kalkulacji ceny kosztorysowej, która podaje koszt jednostkowy robót (zł/m 2 ) Nakłady robocizny i materiałów na podstawie danych z katalogów nakładów rzeczowych Koszt jednostkowy materiałów na podstawie cenników firmowych, zwiększony o średni wskaźnik narzutu kosztów zakupu wynoszący 5,8%
PRZYJĘTE ZAŁOŻENIA OBLICZENIOWE cz. 3 Średnia krajowa stawka robocizny kosztorysowej zawierająca narzuty z tytułu kosztów pośrednich i zysku: dla robót ogólnobudowlanych 26,13 zł/rg.* dla robót wykończeniowych 28,88 zł/rg.* Ceny netto, nie uwzględniono podatku od towaru i usług VAT (*Sekocenbud - Błyskawica 5/2016)
KALKULACJA CENY KOSZTORYSOWEJ lp. Wyszczególnienie jm Nakład Kj [zł] Koszt za 1 m 2 [zł] 1 Robocizna r-g 1,25 26,13 32,66 Robocizna (R) 32,66 2 Pustak Porotherm 25 P+W, kl. 15 szt. 10,90 5,30 57,77 3 Zaprawa Porotherm M50 kg 25,00 0,35 8,75 4 Materiały pomocnicze - 1,5% - 1,00 5 Koszt zakupu materiału - 5,8% - 3,92 Materiały (M) 71,44 RAZEM R+M (bez podatku VAT) 104,10 (KNR K-30 0103-01)
KONSTRUKCJA ŚCIANY Wykres kosztów robocizny, materiałów i uzyskanych oporów popularnych materiałów murowych (cena łączna rosnąco) 120 2,18 2,50 Koszt [zł/m 2 ] 100 80 60 40 20 0 0,39 1,43 1,47 0,88 0,88 1,08 0,44 0,80 1,26 1,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 Opór cieplny [(m 2 K)/W] Materiał murowy Koszt robocizny Koszt materiałów Opór cieplny warstwy konstrukcyjnej
KONSTRUKCJA ŚCIANY Opór cieplny warstwy konstrukcyjnej z popularnych materiałów murowych (opory rosnąco) Opór cieplny [(m 2 K)/W] 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 0,39 0,44 0,80 0,88 0,88 1,08 1,26 1,43 1,47 1,50 2,18 Materiał murowy
KONSTRUKCJA ŚCIANY PODSUMOWANIE cz.1 Koszty łączne wybudowania ścian są zbliżone niezależnie od wybranej technologii i materiału Tendencja: lepsza izolacyjność mniejsza gęstość i wytrzymałość Mniejsza gęstość to gorsza akumulacyjność cieplna ściany wpływ na stateczność cieplną budynku
KONSTRUKCJA ŚCIANY PODSUMOWANIE cz.2 Średni koszt konstrukcji 95 zł 70 zł 25 zł Koszty: materiał od 58 do 81 zł/m 2 konstrukcja od 82 do 104 zł/m 2 Nakłady pracy od 0,60 do 1,25 rg./m 2 Opór cieplny konstrukcji od 0,35 do 2,18 (m 2 K)/W Średni koszt robocizny Średni koszt materiałów Maksymalna różnica oporów 1,83 (m 2 K)/W jest równoważna grubości < 8 cm dla materiału izolacyjnego o λ=0,040 i < 6 cm dla λ=0,032
SYSTEM OCIEPLEŃ ETICS Grubość styropianu (λ= 0,032 W/(mK)) d [cm] 5 Nakład robocizny [rg./m 2 ] Koszt robocizny [zł/m 2 ] Koszt materiałów Chemia budowlana, siatka [zł/m 2 ] Styropian, kołki [zł/m 2 ] Koszt łączny [zł/m 2 ] Opór cieplny warstwy R [(m 2 K)/W] 10,99* 62,41 1,56 10 20,07* 71,49 3,13 15 29,54* 80,96 4,69 1,565 40,89 10,53 20 50,76** 102,18 6,25 25 66,79** 118,21 7,81 30 79,38** 130,80 9,38 18% 28% 61% *Kołki z trzpieniem wbijanym z tworzywa sztucznego - TFIX 8P **Kołki z trzpieniem stalowym wkręcanym, z izolowanym talerzem i łbem - TFIX 8ST (KNR DC-18)
gdzie: OPTYMALNY KOSZTOWO MATERIAŁ IZOLACYJNY W R $ % & & λ współczynnik przewodzenia ciepła materiału, W/(mK), C d cena za 1 m 2 materiału grubości d, zł,* d grubość materiału, m. *lub cena za 1 m 3 materiału, wtedy d = 1 m W R R, czyli ile zapłacimy za określony opór cieplny R?
OPTYMALNY KOSZTOWO MATERIAŁ IZOLACYJNY W R ' ( λ [W/(mK)] Cena netto za 1 m 3 [zł] W R styropian fasadowy A 0,040 124,30 4,97 styropian fasadowy B 0,038 134,20 5,10 styropian fasadowy C 0,032 155,10 4,96 styropian fasadowy D 0,031 166,10 5,15 (Sekocenbud - Informacja o cenach materiałów budowlanych, II kwartał 2016 r.)
ŚCIANY DWUWARSTWOWE NA ROK 2017 Wykres kosztów konstrukcji i izolacji ściany dwuwarstwowej z podaniem grubości styropianu (opór warstwy nosnej rosnąco) Koszt [zł/m 2 ] 200 160 120 80 40 0 13 12 11 11 11 10 10 9 9 9 7 14 12 10 8 6 4 2 0 Grubość styropianu λ=0,032 [cm] Koszt izolacji Koszt warstwy konstrukcyjnej grubość styropianu
ŚCIANY DWUWARSTWOWE NA ROK 2017 Średni koszt ściany wykończonej 226 zł/m 2 Koszt średni konstrukcji i izolacji 166 zł/m 2 Koszt konstrukcji i izolacji od 157 do 175 zł/m 2 Koszt wykończenia: tynk gipsowy 15 mm około 27 zł/m 2 tynk cienkowarstwowy silikatowy około 33 zł/m 2 Grubość wymaganej izolacji do spełnienia WT 2017 od 7 do 13 cm materiału izolacyjnego o λ = 0,032 W/(mK)
ŚCIANY DWUWARSTWOWE NA ROK 2017 Grubość konstrukcji i izolacji od 29 do 36 cm Grubość wykończenia: grubość tynku wewnętrznego około 15 mm, grubość tynku zewnętrznego, kleju i warstwy zbrojącej około 15 mm Grubość całkowita przegrody będzie większa o mniej więcej 3 cm
ŚCIANY DWUWARSTWOWE NA ROK 2017 Grubość [cm] 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 Grubość całkowita wykończonej ściany (grubość rosnąco) 39 39 39 39 36 37 37 37 34 34 32
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 założenia Ściana dobrze wentylowana pole powierzchni otworów między szczeliną, a środowiskiem zewnętrznym jest 1500 mm 2 na każdy metr długości ściany (PN-EN ISO 6946:2008) Elewacja wykonana z materiału nie wymagającego tynkowania Ściana ocieplona wełną do fasad wentylowanych Isover Panel-Płyta Plus o λ = 0,035 W/mK (najkorzystniejsze W R dla sortymentu producenta Isover)
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 koszt ocieplenia Stały nakład pracy (około 0,528 rg./m 2 ) koszt w wysokości 13,80 zł/m 2 Koszt materiału (materiał izolacyjny, kołki, kotwy): 29,49 zł/m 2 dla izolacji grubości 12 cm 37,65 zł/m 2 dla izolacji grubości 15 cm Koszt izolacji od 43 do 51 zł/m 2
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 Koszt [zł/m 2 ] 160 140 120 100 80 60 40 20 0 Koszt konstrukcji i izolacji ściany trójwarstwowej z podaniem grubości izolacji 15 15 12 12 12 12 12 20 18 16 14 12 10 8 Grubość wełny λ=0,035 [cm] koszt izolacji koszt konstrukcji grubość izolacji
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 koszt elewacji Koszt robocizny dla robót o wysokim standardzie przy nakładzie pracy 5,49 rg./m 2 wynosi 158,55 zł/m 2 Koszt robocizny oparty o dwie pozycje kosztorysowe: wymurowanie ściany z cegły pełnej o grubości 12 cm 1,41 rg./m 2 (KNR 2-02 0120-02) licowanie płytkami klinkierowymi 25x6 cm 4,08 rg./m 2 (KNR 2-02 0921-02) Przyjmując, że na 1 m 2 elewacji przypada około 51 szt. cegły klinkierowej o wymiarze 250x120x65 mm, otrzymujemy koszt wbudowania jedni cegły (3,11 zł/szt.)
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 koszt elewacji Koszt łączny warstwy elewacyjnej od 250 do 700 zł/m 2 Materiały licowe: cegły klinkierowe, ceramiczne, silikatowe, betonowe i z kamienia naturalnego. Grubość od 8 do 12 cm Elewacja z cegieł o wymiarach 250x120x65 mm (51 szt./m 2 cena za sztukę od 1 do 6 zł), koszt od 250 do 550 zł/m 2 Elewacja z elementów o wymiarach 495x95x48 mm (33 szt./m 2 cena za sztukę od 7 do 14 zł), koszt od 450 do 700 zł/m 2
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 Koszt [zł/m 2 ] 1000 800 600 400 200 0 860 876 863 873 858 861 873 0,23 Szacowany koszt wykończonej ściany trójwarstwowej oraz uzyskany U C 0,22 0,23 0,23 0,22 0,22 0,22 410 426 413 423 408 411 423 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 U C [W/(m 2 K)] koszt - dolna granica koszt - górna granica Uc
ŚCIANY TRÓJWARSTWOWE NA ROK 2017 Grubość wykończonej ściany trójwarstwowej 70 Grubość [cm] 60 50 40 30 20 45 49 55 51 53 52 49 48 44 48 53 52 49 48 10 0 grubość - dolna granica grubość - górna granica
PODSUMOWANIE Ściana dwuwarstwowa Grubość całkowita: 32 39 cm Średni koszt przegrody wykończonej: 226 zł/m 2 koszt całkowity jest porównywalny, niezależnie od materiału murowego Ściana trójwarstwowa Grubość całkowita: 44 55 cm Średni koszt przegrody wykończonej: 416 866 zł/m 2 decydujący jest sposób wykończenia elewacji
PODSUMOWANIE Średni udział konstrukcji, izolacji i wykończenia w koszcie całkowitym ściany trójwarstwowej 100% 80% 26% 60% 67% 84% 32% wykończenie 40% 20% 0% 11% 22% ściana trójwarstwowa elewacja 250 zł/mk 5% 11% ściana trójwarstwowa elewacja 750 zł/mk 42% ściana dwuwarstwowa izolacja konstrukcja
CO SIĘ ZMIENI W 2021 r.? U C 0,20 WT 2021 Grubsza izolacji o dodatkowe 2-3 cm dla materiału o λ = 0,032 W/(mK)
U C wg ZDYSKONTOWANEGO KOSZTU SKUMULOWANEGO Optymalny współczynnik przenikania ciepła ściany dwuwarstwowej od 0,17 do 0,10 W/(m 2 K) 400 375 350 325 300 K CZ [zł/m 2 ] 275 250 0,25 0,23 0,21 0,19 0,17 0,15 0,13 0,11 0,09 U [W/m 2 K] koszt wytworzenia 1 GJ [zł]: 40 50 60 70 80
DZIĘKUJE ZA UWAGĘ